CS251846B1 - Nepěnivá kapalina na bázi 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu a vody k přenosu tepla - Google Patents

Abstract

Nepěnivá kapalina na bási 1,2-othandielu nebo 1,2-propandiolu a vody k přenosu tepla obsahuje 0,015 až 0,025 hmot. dílů stabilizátorů vybraných ze skupiny, kterou tvoří amonné soli polymeru akrylových kyselin o molekulová hmotnosti 10 000 až 20 OOO anebo jejich soli β alkalickými kovy. Dále obsahuje nepěnivá kapalina 0,05 až 0,15 hmot. dílů dusičnanu sodného, 0,10 až 0,20 hmot. dílů dusitanu sodného, 0,15 až 0,25 hmot. dílu benztriazolu, 0,5 až 1,5 hmot. dílu benzoanu sodného, 1 až 3 hmot. díly tetraboritanu sodného, 0,5 až 1,5 hmot. dílu vody, 0,005 až 0,015 hmot. dílu polydimetylsiloxanu a do 100 hmot. dílů 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu s 0,05 až 0,15 hmot. dílu penthahydrátu nebo: nonanhydrétu metakřemičitanu sodného. Jako sůl polymeru akrylových kyselin s alkalickým kovem obsahuje nepěnivá kapalina výhodně sodnou sůl.

Description

(54) Nepěnivá kapalina na bázi 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu a vody k přenosu tepla

Nepěnivá kapalina na bási 1,2-othandielu nebo 1,2-propandiolu a vody k přenosu tepla obsahuje 0,015 až 0,025 hmot. dílů stabilizátorů vybraných ze skupiny, kterou tvoří amonné soli polymeru akrylových kyselin o molekulová hmotnosti 10 000 až 20 OOO anebo jejich soli β alkalickými kovy.

Dále obsahuje nepěnivá kapalina 0,05 až 0,15 hmot. dílů dusičnanu sodného, 0,10 až 0,20 hmot. dílů dusitanu sodného, 0,15 až 0,25 hmot. dílu benztriazolu, 0,5 až 1,5 hmot. dílu benzoanu sodného, 1 až 3 hmot. díly tetraboritanu sodného, 0,5 až 1,5 hmot. dílu vody, 0,005 až 0,015 hmot. dílu polydimetylsiloxanu a do 100 hmot. dílů 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu s 0,05 až 0,15 hmot. dílu penthahydrátu nebo: nonanhydrétu metakřemičitanu sodného. Jako sůl polymeru akrylových kyselin s alkalickým kovem obsahuje nepěnivá kapalina výhodně sodnou sůl.

Vynález ae týká nepěnivé kapaliny k přenosu tepla určená především k přenosu tepla v chladících aystámech spalovacích motorů.

U spalovacích motorů automobilů je nutná odvádět asi jednu třetinu tepla vzniklého spalováním pohonných hmot. K přenosu tepla u motorů s kapalinovým chlazením se původně používalo vody, která má vysoké měrné teplo, že tedy absorbuje značné množství tepla. Má však značné nedostatky. Především působí korozivš na kovy užité při konstrukci chladícího systému, mrzne již při 0 °C a při mrznutí zvětšuje svůj objem o 9 %, čími dochází k porušení chladiče až k eventuálnímu roztržení bloku motoru.

Funkční vlastnosti vody byly postupně zlepšovány přídavkem snižujících látek teplotu tuhmutí vody a zvyšujících její antikorozní vlastnosti. Přestože již bylo doporučováno použít k výrobě těchto chladicích kapalin řadu různých látek, připravují se stále z aditivovaných vodných roztoků glykolů.

Z ekonomických důvodů sa vyrábějí kapaliny jako glykolové koncentráty přísad, které se teprve před vlastním použitím do chladičů ředí vodou podle požadovaného stupně ochrany; obvykle v poměru jeden objemový díl koncentrátu na dva objemová díly vody, t.j. k ochraně před mrazem do -20 °c. Kvalitu nemrznoucích kapalin na bázi glykolů určuje složení a množství přísad, které muel být dokonale rozpustné ve vodných roztocích glykolů a nepodléhají za provozních podmínek chemickým změnám.

Protože chladící systém automobilů je zkonstruován z více druhů kovů (litina, ocel, hliníková slitina silumin, měkká pájka, mosaz a oéá), kde nemrznoucí kapalina působí jako elektrolyt galvanického článku, nehledě k přítomnosti vzdušného kyslíku, kyselých spalných plynů z pohonných hmot a vlivu jakosti vody použitá ke zředění glykokolová koncentrátu, vytvářejí se tu velmi příznivá podmínky ke korozi. Kvalitní nemrznoucí glykolové kapalina obsahuje proto nutný přídavek často velmi melách množství inhibitorů koroze, které podstatně zlepšují její antikorozní vlastnosti.

Mechanismus účinků inhibitprů koroze spočívá v jejich chemické reakci s kovovým povrchem, na němž se vytvoří ochranný film, jež má schopnost odolávat účinkům organických i anorganických kyselin a chránit povrch před účinky galvanické koroze.

I když literatura uvádí celou řadu takových látek, je v praxi pro tento účel používáno několik základních typů va vhodných kombinacích. Obvykle používané inhibitáry ve vodných roztocích glykálu jsou zakotveny ve třech britských normách.

B. S. 3150 - 0,9 až 1,0 % trietanolamoniumfosfétu

0,2 až 0,3 % merkaptobenztiazolu sodného

B. S. 3,51 - 0,5 až 7,5 % benzoanu sodného 0,45 až 0,55 % dusitanu sodného

B. S. 3152 - 2,4 až 3,0 % tetraboritanu sodného

Výsledky zkoušek nemrznoucích kapalin připravených podle uvedených britských norem ukázaly, že kapalina podle B.S. 3150 při intenzivnějším provzdušňování jeou nestálá a jejich zvýšená korozní působení je při tom způsobeno rychlým ochuzováním roztoku o merkaptobentiazol sodný. Nevýhodou je rovněž, že fosfát v ní obsažený se sráží tvrdou vodou.

Také nemrznoucí kapaliny dle B.S 3,51 vykazovaly trvalý pokles obsahu dusitanu sodného, který se sa provozu rozkládá, ztláštš za nepřítomnosti kyslíku v uzavřených chladících systémech.

Dlouhodobá zkoušky nemrznoucích kapalin podle B.S 3152 naznačily, že při zvýšeném obsahu kyselých oxidačních produktů dochází k poklesu hodnoty pH při překročení pufrovacího účinku tetraboritanu sodného.

Další nevýhodou je, Se nemrznoucí kapaliny podle B.S. 3151 a B.S. 3,52 neobsahují důležité inhibotory koroze médi a jejich slitin. Ukázalo se, ie produkty koroze mědi v nemrznoucí kapalinš vyvolávají d&lkovou korozi hliníku, poškození pryžového těsnění.a katalýzu jící rezivění železných kovů a oxidaci glykolu na kyselily gjykolové.

Koroze hliníku a železných kavů nastává usazováním izolovaných částečekkmědi na povrchu těchto kovů a vytvořeném lokálních elektrolytických článků. Tyto účinky je aehopna vyvolat již koncentrace korozních zplodin mědi 1 mg/lltr. Při použití sněsaých přísad inhibitorů koroze je třeba počítat s noinostl synergisnu, respektive antagonismu v účinku přísad.

Je znáno, že po řpidáni dalšího inhibitoru koroze do inhibovaných glykolových roztoků dochází k tonu, že se mění potenciály kovů elektromechanických článků a může zažít koroze některého kovu, který byl předtím pasivní a ztrácejí se již dosažená dobrá antikorozní vlasaotti.

Z těchto důvodů se musí volit kombinace Inhibitorů tak, aby fungovaly ve vzájemná součinnosti. Soustava inhibitorů koroze v glykolových nemrznoucích kapalinách musí taká vyhovovat řad* různých značek vozidel v širokém rozsahu provozních podmínek v různých klimatických oblastech země, protože i voda použitá ke zředění koncentrátu a k doplňování roztoku mé odlišnou agresivitu i stupeň tvrdosti.

Životnost glykolových nemrznoucích kapalin v chladicích systémech automobilů je i tak omezována a garantována výrobci aa dobu nejvýše dvou roků. V současná době se při konstrukci motorů stále více používá lehkých kovů a jejich slitin v kombinaci s konvenčními železnými a barevnými kovy. Použití hlžníku při vývoji chladičů motorových vozidel vyžaduje zcela novou koncepci inhibitorů koroze.

Až dosud používaná inhibitory v nemrznoucích kapalinách zabraňovaly korozi železných a barevných kovů, ale jen z části oslabovaly korozi lehkých kevů za nepřítomnosti slitin mědi. Vznikl tedy probhám najít inhibitor koráze na hliník v kombinaci s korozní, ochranou litiny, oceli, siluminu, měkká pájky, mosazi a mědi.

Z literatury je zmámo, že jako inhibitory koroze hliníku v etylenglykolu byly použity tyto sloučeniny : wolfram sodný, selenan sodný, molybden sodný, dusitany aminů, chlorečnany, dusitany, dusičnany, boritany, fosforečnany, a benzoan sodný. Jsou taká známy sntikoroz ni vlasnosti vodných roztoků křemičitanů sodných a draselných. Protože alkalická křemičitany jsou v alkoholech a glykolech nerozpustná, nelze je použít jako inhibitory koroze na hliník v koncentorvaných glykolových nemrznoucách kapalinách.

Hydráty metakřemičitánu sodného se Bobře rozpouštějí ve vodě a poskytují alkalická roztoky o pH 11 nebo vyšším, v nichž jsou anionty kyseliny křemičitá převážně nízkomolekulární. Tyto roztoky jsou věaj nestabilní a působením alkoholů nebo glykolů polymerují a v amorfní hydráty kyseliny křemičitá, jež se stárnutím vylučují z roztoku jako sol a přecházejí v gel nebo sraženinu v závislosti na koncentraci, teplotě a obsahu solí.

Výše uvedená nevýhody odstraňuje nepěnivá kapalinu na bázi 1,2-ethandiolu nebo 1,2-pro pandiolu a vody k přenosu tepla podle vynálezu, která obsahuje 0,015 až 0,025 hmot. dílu stabilizátorů Vybraných ze skupiny, kterěu tvoří amonná soli polymeru akrylových kyselin o molekulová hmostnosti 10 000 až 20 000 anebo jejich soli a alkalickými kovy.

Dále obsahuje nepěnivá kapalina 0,05 až 0,015 hmot. dílu dusičnanu sodného, 0,10 až 0,20 hmot. dílu dusitanu sodného, 0,15 až 0,25 hmot. dílů benztriaZolu, 0,5 až 1,5 hmot. dílu benzoanu sodného, 1 až 3 hmot. díly tetraboritanu sodného, 0,5 až 1,5 hmot. dílu vody, 0,005 až 0,015 hmot. dílu polydinetylsiloxanu a do 100 hmot. dílů 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu s 0,05 až 0,15 hmot. dílu pentahyůrátu nebo nonahydrátu metakřemičitanu sod ného.

Nepšaivé kapalin· obsahuje jako sůl polymeru akrylových kyselin s alkalickým kovea sodhou sůl. Přítomný stabilizátor zabraňuj· polymeraci aniontů kyseliny křemičitá a jejímu vylučování z roztoků, zvyšuje životnost nemrznoucí kapaliny. Výrazná zlepšení stability prokazuje již velmi malý přídavek 0,02 hmot. dílu rozpustná soli polymerátu akrylových kyselin s minimálním obsah·· 30 hmot. dílů kyseliny akrylová.

Znatelně příznivý vliv má tento stabilizátor i na empiricky vyzkoušenou optimální kombinaci přísad. Synerglcká kombinace sodných solí kyseliny dusité, dusičné, benzoové a tetraborité se stabilizovanou sodnou solí kyseliyn metakřemičité, jejichž celkovou dávku lze výhodně zmenšit.

Snížené přídavky tetraboritanu sodného na 2 hmot. díly, benzoanu sodného na 1 hmot. díl a metakřemičitanu sodného na 0,1 hmot. díl zaručují přitom stále jeStě alkalickou rezervu udávanou číslem 12, potřebnou pro neutralizaci kyselých zplodin v glykolových nemrznoucích kapalinách a současně udržují pH v předepsaném rozmezí hodnot 7,5 až 8,5.

Použitím 0,2 hmot. dílu benzotrialu jako účinného a stálého inhibitiru koroze na měň a mosaz umožňuje inhibovat glykolovou nemrznoucí kapalinu sádných solí kyseliny tetraborité, benzoové a metakřemičité doplněnou dalším přídavkem 0,i hmot. dílu dusičnanu sodného a 0,15 hmot. dílu dusitanu sodného - tedy kombinaci inhibitorů, které jsou účinné na ostatní kovy, ale byly by jinak příliš agresivní vůči mědi i mosazi.

Vynikající výsledky pro novou kombinaci jsou závislé na přídavku 0,1 hmot. dílu dusičnanu sodného na úkor snížení obsahu dusitanu sodného na 0,15 hmot. díla, přičemž musí být zachován hmotnostní poměr přídavku obou těchto solí Snížení pěnivosti stabilní nemrznoucí kapaliny se dosahuje jeětě přídavkem odpěňovadla - polydimetylsiloxanu ve velmi malém množství.

Místo sodných solí lze použít soli jiných alkalických kovů nebo áolí amonných. Etylenglykol, zařazovaný z hlediska humánní hygieny mezi ostatní jedy je možno táž nahradit propylenglykolem, který je zdravotně přípustný.

Nepěnivá kapalin# k přenosu tepla podle vynálezu má nízkou teplotu tuhnutí, ale předevěím oproti dosud používaným přípravkům má zvýšenou stabilitu. Na základě korozních zkouSek podle ASTM D 1384 a ČSN 66 8910 nemrznoucí kapalina připravená podle vynálezu Vykazuje korozní úbytek na hliník, užívaný ke konstrukci chladičů automobilů, snížený na 0,01 g/in den při současně vyhovujících testech korozních úbytků předepsaných pro litinu, ocel silumin, měkkou pájku, mosaz a měň. Postupem podle vynálezu připravená koncentrovaná, stabilní, neoěnivá, nemrznoucí kapalina po obvyklém zředění vodou jo určena k přenosu tepla v chladících systémech spalovacích motorů, především automobilů s hliníkovými chládiči a její životnost je delší jak 2 roky.

Příklad

Kapalina k přenosu tepla podle vynálezu obsahovala :

0,02 kg sodné Soli polymeru akrylových kyselin s molekulovou hmotností ,5 000 s minimálním obsahem 30 hmot. dílů kyseliny akrylové CgH^COOH 2 kg tetraboritanu sodného NagB^Oy . 10 H^O i kg benzoanu sodného CgH^COONe

0,15 kg dusitanu sodného NaNO₂

0,1 kg dusičnanu sodného NaNO^

0,2 kg benztriainlu CgH^N^

0,01 kg polydimetylsiloxanu

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Nepšnivó kapalina na bázi 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu a vody k přenosu tepla vyznačená tim, že obsahuje 0,015 až 0,025 hmot. dílů stabilizátorů vybraných ze skupin, kterou tvoří amonná soli polymeru akrylových kyselin o molekulová hmotnosti 10 000 až 20 000 anebo jejich soli s alkalickými kovy, dále 0,05 až 0,15 hmot. dílu dusičnanu sodného, 0 0,10 až 0,20 hmot. dílu dusitanu sodného, 0,15 až 0,25 hmot, dílu benztriazolu, 0,5 až

   1,5 hmot. dílu benzoanu sodného, 1 až 3 hmot. díly tetraboritanu sodného, 0,5 až 1,5 hmot. dílu vody, 0,005 až 0,0í5 hmot. dílu polydimetylsiloxanu a do 100 hmot. dílů 1,2-ethandiolu nebo 1,2-propandiolu s 0,05 až 0,15 hmot. dílu pentahydrátu nebo nonahydrátu metakřemičitanu sodného.
2. 2. Nepénivá kapalina podle bodu 1 vyznačené tím, že jako sůl polymeru akrylových kyselin s alkalickým kovem obsahuje sodnou sůl.